在植物区系组成上，兼具南北特点，是联系华南到华北植物的典型过渡带，其中有些是我国和我省仅有或稀有的种类，并且分布着原始状态的大片天然次生林，林相结构复杂，生物资源丰富，起源古老，区系万分复杂，珍稀动值物繁多，是保存生物物种的天然基因库。
根据历年来各专家科学调查资料统计有高等维管束植物244科897属1991种，其中种子植物中有我国特有属14个，在浙江植物区系中仅见分布于古田山的种类有栓翅爬山虎、福建石楠、婺源安息香等10种；珍稀濒危植物32种：其中国家二级重点保护植物5种、国家三级重点保护植物12种、省级珍稀濒危植物15种，特别是香果树、野含笑、紫茎这3种珍稀植物群落之大，分布之集中，在全国罕见；动物区系是东洋界向古北界的过渡类型，有国家重点保护动物34种（其中国家一级重点保护动物有豹、云豹、黑麂、白颈长尾雉4种，二级重点保护动物有白鹇、黑熊、小灵猫等30种）、省重点保护动物32种，而且国家一级保护动物黑麂是全国2个集中、分布区中最大的一处，国家一级动物白颈长尾雉是全国分布较集中、数量较多的地区，也是浙江省最大的国家二级保护动物白鹇、黑熊等动物的栖息地；
古田山昆虫有22目191科759属1156种，其中以古田山为模式产地的昆虫11目37科164种，其中以古田山命名的24种，以开化命名的6种；大型真菌资源有真菌207种，其中以古田山为浙江首次发现地的有50种；本保护区主要保护对象为中亚热带常绿阔叶林森林生态系统和各种珍稀濒危物种。建区二十多年来，保护区先后进行了二十多个科研项目的研究，获得省级科技进步三等奖和原林业部科技进步三等奖各一次。在保护与发展野生种群的同时，积极开展人工驯养繁殖工作，并且形成了相当规模的棘胸蛙、平胸龟的养殖基地。
